Создать взвешенные полигоны Вороного (Инструменты Spatial Analyst)

Краткая информация

Создаёт пространственные зоны влияния из точечных объектов, назначая местоположения участкам на основе расстояния вдоль них или расстояния, измененного в зависимости от веса конкретного участка.

Используйте этот инструмент для моделирования пропускной способности, привлекательности или доминирования, создавая более реалистичные зоны обслуживания, поверхности доступности и конкурентные регионы.

Более подробно о работе инструмента Создать взвешенные полигоны Вороного

Иллюстрация

Использование

Этот инструмент полезен для моделирования зон влияния, где размер имеет значение. Например, его можно использовать для обрисовки торговых площадей розничной торговли (взвешивания магазинов по квадратным метрам), чтобы увидеть, как крупные розничные магазины влияют на рынок небольших близлежащих магазинов.
Входные объекты определяют исходные местоположения, из которых генерируются области Вороного. Каждая точка представляет собой участок, который конкурирует за пространственное влияние в зависимости от расстояния и, при необходимости, специфических атрибутов участка. Их местоположение, распределение и атрибуты напрямую определяют размер, форму и значение результирующих областей Вороного.
Параметр ID объекта (feature_id в Python) однозначно идентифицирует каждый входной участок и распространяется на все выходные данные. В выходных данных растра значения ID объекта кодируют принадлежность участка на уровне ячеек и позволяют привязать результаты к входным точкам. В выходных данных полигона указывается, какой участок сгенерировал каждый регион Вороного.
Значение параметра Выходной растр Вороного (out_voronoi_raster в Python) — это растр распределения, где каждое значение ячейки соответствует ID объекта наиболее влиятельного участка. Выходные данные рекомендуются для растровых рабочих процессов, таких как зональная статистика, интеграция поверхности стоимости или алгебра карт. Количество ячеек в каждой зоне указывается в поле Count выходной таблицы атрибутов.
Значение параметра Выходные полигоны Вороного (out_voronoi_polygons в Python) представляет дискретные зоны влияния, созданные из растра Вороного. Каждый полигон содержит атрибуты, описывающие создающий участок, используемый тип Вороного и дополнительные диагностические данные, такие как площадь или расстояние до центроида. Эти выходные данные хорошо подходят для наложения, суммирования и картографического отображения.
Значение параметра Выходной растр расстояния (out_distance_raster в Python) при необходимости сохраняет минимизированное расстояние или вычисленные баллы влияния, используемые при распределении. Оно показывает, насколько далеко (или насколько затратно) находится каждое местоположение от назначенного ему участка. Это полезно для рабочих процессов, основанных на индексах доступности, или для визуализации градиента.
Параметр Тип Вороного (voronoi_type в Python) определяет, как расстояние и вес объединены для определения влияния. Каждый тип данных по методу Вороного представляет собой различную интерпретацию того, как участок конкурирует за пространство.

При расчете Unweighted Voronoi влияние определяется только на основе расстояния. Предполагается, что все объекты имеют одинаковую пропускную способность и важность, и каждое местоположение присваивается ближайшему объекту на основе выбранного метода определения расстояния. Результирующие области ограничены прямолинейными биссектрисами и представляют собой чистую близость. Этот вариант наиболее уместен, когда ни один атрибут участка не должен изменять результат или при установлении базовой линии для сравнения с взвешенными выходами.

При расчете Additive Weighted Voronoi вес объекта вычитается из расстояния до него. Таким образом, объекты с большим весом ведут себя так, как будто они находятся ближе ко всем местоположениям, расширяя зоны своего влияния за счет объектов с меньшим весом. Эта формула хорошо подходит для моделирования влияния, обусловленного емкостью.

При расчете Multiplicative Weighted Voronoi расстояние умножается на вес объекта. В этом случае больший вес увеличивает эффективное расстояние, что часто приводит к уменьшению зон влияния. Эта формула полезна, когда веса представляют собой импеданс или сопротивление, а не емкость. Множественное взвешивание может привести к образованию невыпуклых или фрагментированных областей.

Power Weighted Voronoi тип использует квадрат расстояния минус квадрат веса. Эта формула создает линейные границы, аналогичные невзвешенным границам Вороного, но смещенные в зависимости от величины веса. Силовые диаграммы стабильны в числовом отношении и эффективны в вычислительном отношении, в связи с чем они хорошо подходят для больших наборов данных или многократного анализа. Этот тип часто предпочтителен, когда веса оказывают влияние, подобное влиянию радиуса, или когда важна согласованная полигональная топология.

С помощью этой опции Custom expression вы можете определить, как влияние включается в функцию расстояния. Она предназначена для обеспечения контроля за функцией расстояния, выходящей за рамки стандартных взвешенных формул. Эта опция поддерживает расширенные сценарии моделирования, такие как анизотропное расстояние, штрафы, зависящие от конкретной области, или гибридные функции влияния.
Чтобы управлять порядком расположения ближайших участков, учитываемых при расчетах, используйте параметр Порядок Вороного (voronoi_order в Python).

По умолчанию инструмент использует порядок = 1, что позволяет создавать стандартные диаграммы Вороного, где каждое местоположение привязано к единственному ближайшему (или наиболее влиятельному) участку.

При установке порядка равным 2 учитываются два ближайших объекта для каждого местоположения, что концептуально создает области Вороного второго порядка, которые представляют области общего влияния между парами участков.

Максимальный поддерживаемый порядок — 3, где каждое местоположение рассматривает три ближайших к нему объекта, что приводит к образованию областей Вороного третьего порядка, которые фиксируют более сложные взаимодействия между тройками объектов.
Параметр Комбинация Вороного (voronoi_combination в Python) определяет, будут ли результаты более низкого порядка включаться наряду с указанным порядком при генерации областей Вороного. Если этот параметр включен, на выходе будут отображаться результаты для указанного порядка, а также для всех более низких порядков. Эта опция влияет только на отчетность и агрегирование порядков по методу Вороного и не изменяет функции влияния или вычисления расстояния.
Параметр Единицы измерения расстояния (distance_unit в Python) стабилизирует расчет независимо от используемой проекции. Четко задавая известную единицу измерения, например километры, инструмент преобразует геометрию карты в эту единицу измерения перед применением весов. Это гарантирует, что пользовательское выражение (например, расстояние * (вес + коэффициент)) остается математически корректным независимо от того, выражена ли карта в метрах, футах или десятичных градусах.
Используйте параметр Поле веса (weight_field в Python), чтобы указать атрибут участка, который изменяет пространственное влияние в соответствии с выбранной опцией Тип Вороного. Инструмент применяет значения веса по-разному в зависимости от Типа Вороного, что позволяет моделировать различные реальные сценарии, такие как производительность, привлекательность или устойчивость.
Параметр Коэффициент (k) (coef_field в Python) работает как скаляр, который можно использовать для управления силой или формой влияния во взвешенных вычислениях по методу Вороного. Он может применяться к расстоянию, весу или другим доступным функциям и константам для управления чувствительностью и функциональным поведением.
См. Параметры среды анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о параметрах среды геообработки, применимых к этому инструменту.
Литература:

Boots, B. N. (1980). "Weighting thiessen polygons". Economic Geography, 56(3), 248-259.

Lee, D. T., & Drysdale, III, R. L. (1981). "Generalization of Voronoi diagrams in the plane". SIAM Journal on Computing, 10(1), 73-87.

Okabe, A., Boots, B., Sugihara, K., & Chiu, S. N. (2009). "Spatial tessellations: concepts and applications of Voronoi diagrams". Wiley

Подпись	Объяснение	Тип данных
Входные объекты	Точечные объекты, представляющие пространственные источники влияния, на основе которых будут вычисляться области Вороного и производиться вычисления расстояний.	Feature Layer
ID объекта	Уникальный идентификатор, сохраняющий однозначное соответствие между каждым входным объектом и соответствующими ему областями Вороного или растровыми распределениями.	Field
Выходной растр Вороного	Выходной растровый набор данных, который будет кодировать распределение объектов, где значение каждой ячейки соответствует идентификатору наиболее влиятельного объекта.	Raster Layer
Выходные полигоны Вороного	Выходной класс полигональных объектов, представляющий дискретные пространственные зоны влияния, связанные с отдельными объектами или комбинациями объектов.	Feature Layer
Выходной растр расстояния (Дополнительный)	Выходной растровый набор данных, хранящий минимизированное расстояние или вычисленный показатель влияния, используемый для назначения каждого местоположения объекту.	Raster Layer
Размер ячейки (Дополнительный)	Размер ячейки выходного набора растровых данных.	Double
Тип Вороного (Дополнительный)	Математическая форма, которая будет использоваться для оценки пространственного влияния и присвоения местоположений областям Вороного на основе только расстояния или расстояния, модифицированного атрибутами участка. В каждой формуле d обозначает расстояние, а w — вес. Невзвешенный–Влияние определяется только расстоянием, при этом все участки рассматриваются как одинаково влиятельные. Используется по умолчанию. Влияние = d Аддитивный взвешенный–Влияние моделируется путем вычитания веса участка из расстояния, что позволяет участкам с большим весом расширять свое пространственное доминирование. Влияние = d – w Мультипликативный взвешенный–Влияние моделируется путем умножения расстояния на вес участка, что часто уменьшает пространственную протяженность участков с большим весом. Влияние = d * w Взвешенная степень–Влияние моделируется с использованием квадрата расстояния и квадрата веса, создавая линейные границы, смещенные в соответствии с силой участка. Влияние = d² – w² Пользовательское выражение–Влияние определяется заданным вами математическим выражением, что позволяет создавать сложные или специфичные для предметной области формулы весовых коэффициентов расстояния.	String
Пользовательское выражение (Дополнительный)	Определяет математическое выражение, которое будет указывать, как расстояние и веса участков взаимодействуют для определения пространственного влияния. Этот параметр применим только тогда, когда для параметра Тип Вороного задано Пользовательский. Влияние расстояния (d), веса участка (w) и коэффициента (k) можно изменить, чтобы определить, как они взаимодействуют для определения пространственного влияния и границ регионов. В пользовательских выражениях доступны только переменные d, w и k. Допустимые операторы: +, -, *, /, ^, () Допустимые функции: sqrt(), exp(), abs(), log() Доступные константы: pi, e	String
Порядок Вороного (Дополнительный)	Определяет, какие ближайшие участки будут учитываться. Не объединяет выходные области Вороного разных порядков. По умолчанию инструмент использует порядок = 1. При порядке = 1 каждому местоположению назначается единственный ближайший (или наиболее влиятельный) участок. Это создает стандартную (первого порядка) диаграмму Вороного. При порядке = 2 каждое местоположение учитывает два ближайших участка. Концептуально, это создает области Вороного второго порядка. Максимально поддерживаемый порядок — 3, где каждое местоположение учитывает три ближайших участка. Это создает области Вороного третьего порядка.	Long
Комбинация Вороного (Дополнительный)	Эта опция определяет, включаются ли результаты более низкого порядка наряду с указанным порядком. Этот параметр не смешивает функции влияния и не изменяет вычисления расстояний. Он управляет формированием отчетов и агрегированием порядков Вороного. Работает только при порядке Вороного 2 или 3. Отмечено–Результаты более низкого порядка будут включены в выходной атрибут наряду с указанным порядком. Не отмечено–В выходном атрибуте будут отображаться только результаты указанного порядка. Используется по умолчанию.	Boolean
Единицы измерения расстояния (Дополнительный)	Линейная единица, которая будет использоваться для выражения значений расстояния в вычислениях и выходных полях расстояний. Единица измерения расстояния определяет, как значения расстояния масштабируются и отображаются. По умолчанию будут использоваться Ячейки. Ячейки–Будут использоваться ячейки. Метры–Будут использоваться метры. Километры–Будут использоваться километры. Футы–Будут использоваться футы. Ярды–Будут использоваться ярды. Мили–Будут использоваться мили. Сантиметры–Будут использоваться сантиметры. Дюймы–Будут использоваться дюймы. Единицы карты–Будут использоваться единицы карты.	String
Метод расстояний (Дополнительный)	Метод, который будет использоваться для вычисления значений расстояния. Плоскостной–Использует вычисление евклидовых (прямолинейных) расстояний. Используется по умолчанию. Геодезический–Использует вычисление геодезических (на основе эллипсоида) расстояний.	String
Поле весов (w) (Дополнительный)	Поле, содержащее весовые коэффициенты, специфичные для участков, которые изменяют пространственное влияние в соответствии с выбранным значением параметра Тип Вороного.	Field
Поле коэффициентов (k) (Дополнительный)	Поле, содержащее коэффициенты, специфичные для каждого участка, которые масштабируют влияние весов в пользовательских выражениях Вороного.	Field

GenerateWeightedVoronoi(in_features, feature_id, out_voronoi_raster, out_voronoi_polygons, {out_distance_raster}, {cell_size}, {voronoi_type}, {custom_expression}, {voronoi_order}, {voronoi_combination}, {distance_units}, {distance_method}, {weight_field}, {coef_field})

Имя	Объяснение	Тип данных
in_features	Точечные объекты, представляющие пространственные источники влияния, на основе которых будут вычисляться области Вороного и производиться вычисления расстояний.	Feature Layer
feature_id	Уникальный идентификатор, сохраняющий однозначное соответствие между каждым входным объектом и соответствующими ему областями Вороного или растровыми распределениями.	Field
out_voronoi_raster	Выходной растровый набор данных, который будет кодировать распределение объектов, где значение каждой ячейки соответствует идентификатору наиболее влиятельного объекта.	Raster Layer
out_voronoi_polygons	Выходной класс полигональных объектов, представляющий дискретные пространственные зоны влияния, связанные с отдельными объектами или комбинациями объектов.	Feature Layer
out_distance_raster (Дополнительный)	Выходной растровый набор данных, хранящий минимизированное расстояние или вычисленный показатель влияния, используемый для назначения каждого местоположения объекту.	Raster Layer
cell_size (Дополнительный)	Размер ячейки выходного набора растровых данных.	Double
voronoi_type (Дополнительный)	Математическая форма, которая будет использоваться для оценки пространственного влияния и присвоения местоположений областям Вороного на основе только расстояния или расстояния, модифицированного атрибутами участка. В каждой формуле d обозначает расстояние, а w — вес. `UNWEIGHTED`–Влияние определяется только расстоянием, при этом все участки рассматриваются как одинаково влиятельные. Используется по умолчанию. Влияние = d `ADDITIVE`–Влияние моделируется путем вычитания веса участка из расстояния, что позволяет участкам с большим весом расширять свое пространственное доминирование. Влияние = d – w `MULTIPLICATIVE`–Влияние моделируется путем умножения расстояния на вес участка, что часто уменьшает пространственную протяженность участков с большим весом. Влияние = d * w `POWER`–Влияние моделируется с использованием квадрата расстояния и квадрата веса, создавая линейные границы, смещенные в соответствии с силой участка. Влияние = d² – w² `CUSTOM`–Влияние определяется заданным вами математическим выражением, что позволяет создавать сложные или специфичные для предметной области формулы весовых коэффициентов расстояния.	String
custom_expression (Дополнительный)	Определяет математическое выражение, которое будет указывать, как расстояние и веса участков взаимодействуют для определения пространственного влияния. Это параметр активен только в тех случаях, когда для параметра `voronoi_type` задано значение `CUSTOM`. Влияние расстояния (d), веса участка (w) и коэффициента (k) можно изменить, чтобы определить, как они взаимодействуют для определения пространственного влияния и границ регионов. В пользовательских выражениях доступны только переменные d, w и k. Допустимые операторы: +, -, *, /, ^, () Допустимые функции: sqrt(), exp(), abs(), log() Доступные константы: pi, e	String
voronoi_order (Дополнительный)	Определяет, какие ближайшие участки будут учитываться. Не объединяет выходные области Вороного разных порядков. По умолчанию инструмент использует порядок = 1. При порядке = 1 каждому местоположению назначается единственный ближайший (или наиболее влиятельный) участок. Это создает стандартную (первого порядка) диаграмму Вороного. При порядке = 2 каждое местоположение учитывает два ближайших участка. Концептуально, это создает области Вороного второго порядка. Максимально поддерживаемый порядок — 3, где каждое местоположение учитывает три ближайших участка. Это создает области Вороного третьего порядка.	Long
voronoi_combination (Дополнительный)	Эта опция определяет, включаются ли результаты более низкого порядка наряду с указанным порядком. Этот параметр не смешивает функции влияния и не изменяет вычисления расстояний. Он управляет формированием отчетов и агрегированием порядков Вороного. Работает только при порядке Вороного 2 или 3. `COMBINE`–Результаты более низкого порядка будут включены в выходной атрибут наряду с указанным порядком. `DO_NOT_COMBINE`–В выходном атрибуте будут отображаться только результаты указанного порядка. Используется по умолчанию.	Boolean
distance_units (Дополнительный)	Линейная единица, которая будет использоваться для выражения значений расстояния в вычислениях и выходных полях расстояний. Единица измерения расстояния определяет, как значения расстояния масштабируются и отображаются. По умолчанию будет использоваться `CELLS`. `CELLS`–Будут использоваться ячейки. `METERS`–Будут использоваться метры. `KILOMETERS`–Будут использоваться километры. `FEET`–Будут использоваться футы. `YARDS`–Будут использоваться ярды. `MILES`–Будут использоваться мили. `CENTIMETERS`–Будут использоваться сантиметры. `INCHES`–Будут использоваться дюймы. `MAP_UNITS`–Будут использоваться единицы карты.	String
distance_method (Дополнительный)	Метод, который будет использоваться для вычисления значений расстояния. `PLANAR`–Использует вычисление евклидовых (прямолинейных) расстояний. Используется по умолчанию. `GEODESIC`–Использует вычисление геодезических (на основе эллипсоида) расстояний.	String
weight_field (Дополнительный)	Поле, содержащее весовые коэффициенты, специфичные для участков, которые изменяют пространственное влияние в соответствии с выбранным значением параметра `voronoi_type`.	Field
coef_field (Дополнительный)	Поле, содержащее коэффициенты, специфичные для каждого участка, которые масштабируют влияние весов в пользовательских выражениях Вороного.	Field

Пример кода

GenerateWeightedVoronoi пример 1 (окно Python)

В этом примере создается взвешенная диаграмма Вороного для входного класса пространственных объектов с использованием указанных полей веса и коэффициента.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
out_voronoi_raster = GenerateWeightedVoronoi("IDPH_CMSProvides.shp",
                                             "TARGET_FID", 
                                             None, None, 
                                             "NONE", "NONE", 100,
                                             "UNWEIGHTED", "", 1,
                                             "DO_NOT_COMBINE", 
                                             "CELLS", "PLANAR")
out_voronoi_raster.save("IDPH_CMSProvides_Voronoi_Unweighted.crf")

GenerateWeightedVoronoi пример 2 (автономный скрипт)

## Name: GenerateWeightedVoronoi_Ex_standalone.py
## Description: Generates a weighted Voronoi diagram for an input feature class using the Custom Expression parameter using the specified weight and coefficient fields.
## Requirements: Spatial Analyst extension

## Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

## Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

## To allow overwriting outputs, change overwriteOutput option to True.
env.overwriteOutput = False

## Set local variables
in_features = "IDPH_CMSProvides.shp"
feature_id="TARGET_FID",
cell_size = 100
voronoi_type = "CUSTOM"
custom_expression = "d/(sqrt(w)*sqrt(sqrt(sqrt(w))))*k"
voronoi_order = 1
voronoi_combination = "DO_NOT_COMBINE"
distance_units = "CELLS"
distance_method = "PLANAR"
weight_field = "CRTFD_BED_CNT"
coef_field = "facility_tier_weight"

## Run: Generate Weighted Voronoi
out_voronoi_raster = GenerateWeightedVoronoi(in_features, feature_id, 
                                             cell_size, voronoi_type, 
                                             custom_expression, voronoi_order, 
                                             voronoi_combination, 
                                             distance_units, 
                                             distance_method,
                                             weight_field, coef_field)

## Save the output
out_voronoi_raster.save("IDPH_CMSProvides_Voronoi_Custom.crf")

Параметры среды

Автоподтверждение, Текущая рабочая область, Экстент, Географические преобразования, Выходное ключевое слово конфигурации, Выходная система координат, Временная рабочая область, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Маска, Пирамидный слой, Сжатие, Размер листа, Растр привязки, Коэффициент параллельной обработки

Информация о лицензировании

Basic: Требуется Spatial Analyst
Standard: Требуется Spatial Analyst
Advanced: Требуется Spatial Analyst

Поиск инструмента геообработки